随着人们生活水平的提高，对河道工程的完善提出了更高要求，提升寒区透水混凝土铺装使用时间的重要举措就是在防冻胀设计上做到有效性。将实际工程作为对象，利用现场试验方法，分别设定3种找平层材料和基层材料，分析不同方案下寒区河道工程的抗冻胀性能。试验结果显示，河道工程基层与找平层材料可使用透水水稳与中粗砂材料。建议使用相应的工程技术机制，对滞留基层的径流进行及时排空，最大限度弱化冻胀的破坏问题。

为解决松嫩平原碳酸盐渍土对工程的不利影响，且削弱季节冻土区冻融循环对碳酸盐渍土带来的损伤，采用无机材料石灰和粉煤灰对碳酸盐渍土进行改良。研究了不同改良方案下碳酸盐渍土抗剪强度的变化及其抵抗冻融循环的能力；通过熵权-TOPSIS模型对各改良方案进行评价。结果表明：石灰和粉煤灰均会提升碳酸盐渍土的抗剪强度，但是石灰的改良效果远胜于粉煤灰，石灰会使得碳酸盐渍土的应力-应变曲线变成应变软化型；粉煤灰在提升碳酸盐渍土抵抗冻融损伤能力上表现得比较突出；而双掺石灰和粉煤灰明显兼顾了强度和抵抗冻融损伤能力这2个指标；在考虑力学性能、抗冻融能力以及经济等因素时，石灰和粉煤灰的掺量均为12%的方案最优。

高寒地区气候寒冷，环境恶劣，冻融循环破坏、冰拔破坏是混凝土冻损的主因。水是混凝土结构冻损破坏诸多因素的载体，因此隔绝水与混凝土的接触，是防止混凝土冻损、提高耐久性的重要技术路线。在水工混凝土施工中采用憎水高分子弹性材料进行整体保护，能显著提高混凝土抵抗冻融破坏和冰拔破坏的能力，采用表面防护技术提高混凝土耐久性是一种行之有效的措施，它对新老混凝土建筑物均适用。

选取了 2类新型道面快速修补料,测试了不同厚度(6、12、18、24、30 mm)薄层修补试件在-15℃低温养护环境下的水化反应温度变化曲线,研究了修补厚度和回弹冲击强度对薄层破坏的影响及规律,分析了薄层修补失效的破坏特征演变。结果表明,尽管低温抑制快速修补材料水化作用,材料B仍表现出初始水化反应剧烈、入模温度较高、有效水化反应时间较长等优点;在冻融循环和冲击荷载作用下,修补层破坏特征随着修补厚度增加由强度破坏演变为粘接能力失效而整体脱落;为保证修补层与原道面变形协调一致以及充分发挥材料自身强度和界面强度,建议超薄层修补时材料B修补厚度不超过4 mm。

季节性冻土的融冻循环过程会导致土壤电阻率和冻土层分界面随季节变化,冬季输电线路杆塔地网接地电阻可能上升,甚至超过标准限定值,影响线路的安全稳定运行。为了研究季节性冻土因素对杆塔地网接地电阻的影响,仿真研究了冻土层结构及冻土层厚度对其接地电阻的影响,并采用柔性石墨和圆钢接地材料同沟敷设的方案对实际输电线路杆塔地网进行了改造,对比分析了接地电阻的差异。研究结果表明:在不同冻土层结构和冻土层厚度情况下,柔性石墨地网相比于圆钢地网,其接地电阻最大降阻率分别达到了18. 76%和23. 65%。研究成果可为季节性冻土环境下输电线路杆塔接地降阻提供参考。

冻土是高原交通工程不可回避的问题,冻土研究不仅涉及土体结构,还涉及温度和含水量对土体的影响,目前,冻土问题理论研究进展比较缓慢,是岩土领域研究的热点和难点.根据材料集合状态理论的思想和方法,建立了冻土材料的宏-微观模型.在宏观上建立了以冻土材料结构强度、刚度、塑性应变及孔隙比、饱和度、温度为参量的冻土材料结构状态集合函数的控制方程;在微观上建立了以土颗粒、冰、水为结构要素而形成的微结构元集合.通过以冻土材料的强度、刚度和结构应变为宏观约束条件,找到所有可能的微结构状态及其分布,以此为基础,建立冻土材料宏观参量与材料微观特征参数之间的关系.在一定的简化条件下,得到了冻土材料的状态集合函数的解析表达式,并由此形成冻土材料的强度准则、流动法则和应力-应变关系.

针对现有岛状冻土地区冻胀路基的维护技术存在的突出问题,为最大限度地降低利用传统换填材料处治对道路通行能力的影响,研究提出了两种具备良好隔温性能,且能够快速硬化、施工便捷的新型填料。基于可控性低强度材料(CLSM)的高流动性、自填充、自密实特性,对其掺入泡沫颗粒,并通过对两种配合比进行无侧限抗压强度试验、导热系数试验和抗冻融循环试验,确定换填材料的泡沫颗粒的最佳体积比为1%。从技术经济角度出发,提出治理方案为:对沉陷面积不大的区域,采用全厚度换填修复;对沉陷面积较大的区域,采用XPS板+CLSM换填修复。最后通过现场试验段的实施,分析结果表明,本文提出专用于现有岛状冻土地区路基换填的新型材料,能够达到实际的工程应用要求。

为建立冻土强度模型,在假定冻土强度由原土强度和冰体强度两部分组成的基础上,基于复合材料理论,利用叠加原理建立了冻土扩展的Mohr-Coulomb强度模型,并分别对理想化模型冻土和均匀化材料模型土进行了有限元计算。结果表明,冻土内的土颗粒体与冰体的变形特征(压缩、膨胀)存在明显差异;纵向冰体中的Von Mises应力明显大于横向冰体中的相应应力。因此,冻土试样的破坏首先是从竖向裂纹开始的。